基于畢奧-薩伐爾定律的非接觸式暗線檢測儀

孔德成 冉隆毅

【摘 要】針對墻內(nèi)線纜安置情況難以在無損墻面的前提下預(yù)知，基于畢奧-薩伐爾定律，論文設(shè)計了一個能有效且無損探測建筑墻體內(nèi)通電線纜走向的檢測儀。經(jīng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果表明：該檢測儀可對用電器的通電線纜走向進(jìn)行準(zhǔn)確探測，靈敏度較高，可滿足探測需求且使用便捷，具有一定的推廣價值。

【Abstract】In view of the fact that it is difficult to predict the installation of inner wall cables without damage to the wall. Based on the biot-savart law， this paper designs a detector that can effectively and nondestructively detect the direction of electrical cables in the wall. The experimental results show that the detector can accurately detect the direction of the live wire and cable of electrical appliances， has high sensitivity， can meet the detection needs and is convenient to use， and has certain popularization value.

【關(guān)鍵詞】暗線;檢測儀;電磁感應(yīng);無損探測

【Keywords】 dark line; detector; electro-magnetic induction; non-destructive detection

【中圖分類號】TU197 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）07-0163-02

1 引言

在需要對墻壁進(jìn)行打孔時，經(jīng)常受到暗線走向的困擾，破壞暗線極易造成線纜短路，用電安全問題突出[1-2]。針對此現(xiàn)象，現(xiàn)有文獻(xiàn)主要利用單片機(jī)為控制部件來輔助檢測[3-4]，由于單片機(jī)及外圍器件的存在，造成檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力滯后且體積龐大，限制了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用[5]。

基于上述研究背景，本文基于畢奧-薩伐爾定律，設(shè)計了一個便攜、有效且無損探測墻體內(nèi)通電線纜走向的檢測儀。該檢測儀工作時，當(dāng)探測到墻內(nèi)暗線發(fā)出的工頻電磁信號，輔助耳機(jī)可清晰辨出交流電的高頻噪音，左右移動探測儀，從而確定暗線位置。

2 工作原理

由式（1）可知，當(dāng)線圈和通電線纜中的電流一定時，磁頭線圈兩端的感應(yīng)電壓U與r0成反比。當(dāng)磁頭線圈距離通電導(dǎo)線越近，感應(yīng)出的電壓就越強(qiáng)，利用此原理，可用來尋找聲音最強(qiáng)點(diǎn)，即找到距離墻內(nèi)暗線的最近點(diǎn)，從而確定暗線位置。

檢測儀電路如圖1所示，2個NPN型三極管組成復(fù)合放大電路，放大倍數(shù)（即零敏度）由式（1）決定。此外，在保證檢測器能正常工作的前提下，為減少設(shè)計成本，經(jīng)分析，省去電源穩(wěn)壓芯片，使用3.7V鋰電池為電路供能。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

為驗(yàn)證檢測儀性能，對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。采用建筑石膏板代替墻體，負(fù)載為白熾燈，暗線測試采用220V交流電，通過設(shè)置用電器數(shù)量調(diào)整電線功率，硬件電路具體參數(shù)如下：R1=100k，C1=C2=C3=100μF，R2=R3=2k，R4=R5=150Ω。

結(jié)果表明，檢測儀可對連接大于200W用電器的通電線纜走向進(jìn)行準(zhǔn)確探測，靈敏度較高。電器功率為100W時，所能測試暗線深度達(dá)40mm，滿足探測需求且使用便捷。

此外，還以60W白熾燈為負(fù)載，石膏板模擬墻厚度設(shè)置為30mm，手持檢測儀進(jìn)行了四組平穩(wěn)性測試實(shí)驗(yàn)，每組20次反復(fù)測試。實(shí)驗(yàn)表明，本檢測儀可準(zhǔn)確探測通電線纜的走向，在相應(yīng)狀態(tài)下的準(zhǔn)確率可滿足工業(yè)測試要求。

4 結(jié)論

針對墻內(nèi)通電線纜難以在無損墻面的情況下快速準(zhǔn)確地確定其走向，本文設(shè)計出一種基于三極管放大原理的暗線檢測儀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①檢測儀可對連接大于200W用電器的通電線纜走向進(jìn)行準(zhǔn)確探測，靈敏度較高;②電器功率為100W時，所能測試暗線深度達(dá)40mm，滿足探測需求且使用便捷、平穩(wěn)性較好。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張喜紅，王玉香.基于FFT照明線路探測的研究及STM32實(shí)現(xiàn)[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，31（3）：53-57.

【2】魏文彬.基于FFT的配電網(wǎng)單相接地故障定位研究與實(shí)現(xiàn)[D].保定：華北電力大學(xué)，2011.

【3】汪嵐.基于STC12C5A602的照明線路探測儀設(shè)計[J].延邊大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，40（3）：257-260.

【4】林俊武，劉凡，黃藝森，等.基于STM32的非接觸照明線路探測儀設(shè)計[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，35（2）：314-316.

【5】權(quán)曉紅.基于巨磁電阻的照明線路探測裝置[J].自動化與儀器儀表，2014（2）：66-67.